2025年课标版高考物理习题、历届真题、创新题专题试卷六　机械能守恒定律（带解析答案） (3).docx

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专题六机械能守恒定律

应用创新题组

一、单项选择题(每小题4分,共40分)

1.(2024届湘豫名校联考科技工程)我国自主研制的新一代节能环保型超大型油船“远福洋”号,在某次起航中由静止出发,其发动机功率与油轮速度大小的关系图像如图所示,在无风浪的海况下,当油轮速度达到v0后,油轮发动机的功率保持额定功率不变,油轮能达到的最大速度为2v0,设油轮质量为m,运动过程中所受阻力恒为f。下列说法正确的是()

A.油轮先做匀加速运动,再做匀速运动

B.油轮的额定功率为fv0

C.当油轮速度为v03

D.若油轮速度达到2v0的过程中位移为x,则经过的时间为x2v

答案D由题图可知,油轮速度从0到v0的变化过程中,发动机牵引力不变,油轮加速度不变;油轮速度从v0到2v0的变化过程中,发动机功率保持不变,但油轮速度逐渐增大,所以牵引力逐渐减小,则油轮加速度逐渐减小;在油轮速度达到2v0之后,发动机牵引力与阻力大小相等,油轮将做匀速运动。综上所述可知油轮先做匀加速运动,再做加速度逐渐减小的变加速运动,最后做匀速运动,A错误;油轮的额定功率为P=fvm=2fv0,B错误;当油轮速度为v03时,油轮发动机的功率为P1=13P=23fv0,由P1=F1v03可知发动机牵引力F1=2f,油轮的加速度大小a=F1-fm=fm,C错误;设油轮经时间t1速度从0增大到v0,经时间t2速度从v0增大到2v0,由运动学公式可得t1=v0a=mv0f,t1时间内油轮航行的位移大小x1=v0t12=mv022f,在t2时间内,由动能定理有Pt2-f(x-x1)=1

2.(2024衡阳二模科技工程)2019年“山东舰”正式服役,标志着我国进入双航母时代,如图,“山东舰”正在沿直线航行,其质量为m,发动机的输出功率恒为P,所受阻力大小恒为f,某时刻速度为v1、加速度为a1,一段时间t后速度变为v2(v2v1),在这段时间内位移为x。下列关系式正确的是()

A.x=v2+v12t B.a

C.fPv1 D.Pt=12mv2

答案B发动机的输出功率恒为P,所受阻力大小恒为f,在加速过程中做加速度减小的加速运动,则这段时间内的平均速度大于初末速度和的一半,即vv1+v22,x=vtv1+v22t,A错误;“山东舰”速度为v1时,受到的牵引力F=Pv1,由牛顿第二定律得F-f=ma1,解得a1=Pmv1

3.(2024届湖南师大附中月考二情境创新)某城市广场喷泉的喷嘴横截面积为S,喷泉喷出的水柱超过了高度h。已知水的密度为ρ,重力加速度为g,则用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为()

A.ρghS B.ρghS2

C.ρghS2 D.

答案B设喷嘴处水最小速度为v,上升的高度刚好为h,则v2=2gh,解得v=2gh,设经过时间Δt,喷嘴处喷出的水为Δm,则Δm=ρSvΔt,根据动能定理可得PΔt=12Δmv2,解得P=ρghS

解题方法流体柱状模型中,求解冲击力问题时,需要选用动量定理;求解功率问题时,则需要选用动能定理。

4.(2024届长郡中学月考三)2024年9月12日,在西安进行的第十四届全运会跳水比赛结束了女子10米台决赛的争夺,广东队选手全红婵夺得冠军。若跳水运动员进入水中后因受到水的作用力而竖直向下做减速运动,某运动员质量为m=40kg,水对运动员的作用力大小恒为F=2400N,那么在运动员减速下降深度为h=1.2m的过程中(g=10m/s2),下列说法正确的是()

A.运动员的动能减少了2800J

B.运动员的重力势能减少了480J

C.运动员的机械能减少了2400J

D.运动员克服水的作用力做功2800J

答案B在运动员减速下降深度为h的过程中,运动员受重力和水的作用力,运用动能定理得:(mg-F)h=ΔEk,由于运动员动能是减少的,所以运动员动能减少(F-mg)h=2400J,A错误;根据重力做功与重力势能变化的关系得:WG=-ΔEp=mgh,他的重力势能减少了mgh=480J,B正确;运动员克服水的作用力做功WF=Fh=2880J,他的机械能减少了2880J,C错误,D错误。

5.(2024湖北荆门龙泉中学、宜昌一中2月联考,5典型模型)已知某品牌概念车的质量为m,额定功率为P,运动过程中,汽车所受的阻力大小恒定,若保持额定功率P不变,汽车能达到的最大速度为v。若汽车以P2的恒定功率启动,从静止开始做加速直线运动,当速度为v4时,汽车的加速度大小为a1,当速度为v3时,汽车的加速度大小为a2,则加速度之差a1-a

A.P2m